机械工程测试技术.docx

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1、机械工程测试技术课程总结课堂理论教学内容己经完成一、绪论课程的目的、意义、研究内容；测试方法分类及系统组成；测试技术发展。二、信号的描述及分析1 .信号的描述及分类描述：时域、频域分类：确定信号、随机信号2 .周期信号：时频域转换工具一一傅里叶级数、周期信号频谱的特点。3 .非周期信号（主要针对瞬变非周期信号）：时频域转换工具一一傅里叶变换（定义、性质）。4 .随机信号：特点、类型（平稳、非平稳）、分析（包括特征值、概率密度函数、相关函数、功率谱密度函数）。三、测量系统的特性测试系统（主要是线性系统）的描述：微分方程、传递函数、频率响应函数；线性定常系统的基本特性：叠加性、频率不变性、微积分特

2、性；系统的静态特性：量程、精度、灵敏度、非线性度、回程误差、稳定性、零飘等;系统的动态特性：幅频特性、相频特性一一均可由频率响应函数求得；理想测试系统的特性。四、传感器各类传感器的作用（或应用范围）、结构、工作原理、特点等。五、模拟信号的获取与处理（前4节）对信号进行各种变换，以获得我们所希望的值或形式。电桥电路、调制与解调、放大电路、滤波电路等。六、数字信号的获取与处理简介1 .数字信号处理系统的构成：预处理、模拟信号的数字化、数字信号处理；2 .数字信号处理面临的问题：混叠误差、泄漏、信噪比；3 .模拟信号的数字化：采样、量化及编码；4 .数字信号处理：信号的截断（泄漏问题、窗函数）、离散

3、傅里叶变换（DFT）及快速傅里叶变换（FFT）七、信号分析1 .时域分析一一相关分析，自相关、互相关、相关系数；相关的定义、相关的性质、相关的工程应用2.频域分析一一谱分析，包括功率谱（为什么是功率谱分析）、倒频谱分析；帕什伐尔定律、功率谱的定义及其物理意义各章节检测题第一章信号及其描述（一）填空题1、测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来传输的。这些物理量就是,其中目前应用最广泛的是电信号。2、信号的时域描述，以为独立变量；而信号的频域描述，以为独立变量。3、周期信号的频谱具有三个特点：，。4、非周期信号包括信号和信号。5、描述随机信号的时域特征参数有、

4、，6、对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是对称，虚频谱（相频谱）总是对称。（二）判断对错题（用J或X表示）1、各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（）2、信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（）3、非周期信号的频谱一定是连续的。（）4、非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（）5、随机信号的频域描述为功率谱。（）（）简答和计算题1、求正弦信号XQ）=X0sinCOt的绝对均值U冈和均方根值Xnns。2、求正弦信号M）=XoSin（切+9）的均值4，均方值和概率密度函数p（x）。3、求指数函数XQ）=Ae-at（a（）,z（）的频谱。cosntI/10,r0）的频谱。第二章测试装

5、置的基本特性（一）填空题1、某一阶系统的频率响应函数为/7（/。）=,输入信号x（）=sin，则输出信号27+12y（f）的频率为二,幅值y=,相位。=c2、试求传递函数分别为，J*和史巴r的两个环节串联后组成的系统的3.5s+05/+4f1s+n总灵敏度。3、为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有、和O4、当测试系统的输出y（f）与输入x（f）之间的关系为），）=A）XQ-左）时，该系统能实现测试。此时，系统的频率特性为“（/刃）=。5、传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的越小。6、一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有关系为最佳。（二）选择题1、不属于测试系统的静特性。（

6、1）灵敏度（2）线性度（3）回程误差（4）阻尼系数2、从时域上看，系统的输出是输入与该系统响应的卷积。(1)正弦(2)阶跃(3)脉冲(4)斜坡3、两环节的相频特性各为。(O)和Qz(O),则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为O(I)Q13)2(0)Q1(G)+。2(fWDQ3)-Q2()Q(M+Q3)4、一阶系统的阶跃响应中，超调量o(1)存在，但5%(2)存在，但V1(3)在时间常数很小时存在(4)不存在5、忽略质量的单自由度振动系统是系统。(1)零阶(2)一阶(3)二阶(4)高阶6、一阶系统的动态特性参数是o(1)固有频率(2)线性度(3)时间常数(4)阻尼比7、用阶跃响应法求一阶装置

7、的动态特性参数，可取输出值达到稳态值倍所经过的时间作为时间常数。(1)0.632(2)0.865(3)0.950(4)0.982(三)判断对错题(用J或X表示)1、一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个IoOOHZ的正弦信号，则必然导致输出波形失真。()2、在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输出量与输入量之比的拉氏变换称为传递函数。()3、当输入信号Xa)一定时，系统的输出y)将完全取决于传递函数(S),而与该系统的物理模型无关。()4、传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。()5、测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。()6、幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频

8、率的关系。()(四)简答和计算题1、什么叫系统的频率响应函数？它和系统的传递函数有何关系？2、测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？3、测试装置实现不失真测试的条件是什么？4、某测试装置为一线性时不变系统，其传递函数为(S)=!“求其对周期信号0.005+1x()=0.5cos10/+0.2cos000/-45)的稳态响应y(r)。5、将信号COS函输入一个传递函数为“(S)=一的一阶装置，试求其包括瞬态过程在1+s内的输出y(f)的表达式。第三章常用传感器(一)填空题1、属于能量控制型的传感器有等，属于能量转换型的传感器有等(每个至少举例两个)。2、金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的

9、区别在于：前者利用引起的电阻变化，后者利用变化引起的电阻变化。3、为了提高变极距电容式传感器的灵敏度、线性度及减小外部条件变化对测量精度的影响，实际应用时常常采用工作方式。4、压电式传感器的测量电路(即前置放大器)有两种形式：放大器和放大器，后接放大器时，可不受连接电缆长度的限制。5、涡流式传感器的变换原理是利用了金属导体在交流磁场中的效应。6、磁电式速度计的灵敏度单位是o7、压电式传感器是利用某些物质的而工作的。（二）选择题1、电阻应变片的输入为O（1）力（2）应变（3）速度（4）加速度2、结构型传感器是依靠的变化实现信号变换的。（1）本身物理性质（2）体积大小（3）结构参数（4）电阻值3、

10、不能用涡流式传感器进行测量的是。（1）位移（2）材质鉴别（3）探伤（4）非金属材料4、变极距面积型电容传感器的输出与输入，成关系。（1）非线性（2）线性（3）反比（4）平方5、半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是。（1）长度（2）截面积（3）电阻率（4）高通6、压电式传感器输出电缆长度的变化，将会引起传感器的产生变化。（1）固有频率（2）阻尼比（3）灵敏度（4）压电常数7、在测量位移的传感器中，符合非接触测量,而且不受油污等介质影响的是传感器。（1）电容式（2）压电式（3）电阻式（4）电涡流式8、自感型可变磁阻式传感器，当气隙S变化时，其灵敏度S与S之间的关系是：SO（1）k-

11、（2）k（3）k-2（4）-k-29、光电倍增管是利用效应制成的器件。（1）内光电（2）外光电（3）光生伏特（4）阻挡层（三）判断对错题（用J或X表示）1、滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。（）2、涡流式传感器属于能量控制型传感器（）3、压电加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。（）4、磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。（）（四）简答和计算题1、哪些传感器可选作小位移传感器？2、涡流传感器测量位移与其它位移传感器比较,其主要优点是什么？涡流式传感器能否测量大位移量？为什么？3、电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？4、电涡流传感器能否测量塑料物体移动的位移？若能

12、测量理由是什么？不能测量理由是什么？应采取什么措施改进，就可以用电涡流传感器测量了。5、压电式加速度传感器与压电式力传感器在结构上有何不同，为什么？6、试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器。（1）用简图说明该传感器的结构并简要说明其作用原理；（2）两个线圈通常应该接在什么电路中？用图说明如何接法。7、某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径r=4（相加），工作初始极板间距离品=0.3（nm）,介质为空气。问：（1）如果极板间距离变化量=1（S）,电容的变化量AC是多少？（2）如果测量电路的灵敏度占=IOo（机丫/2尸），读数仪表的灵敏度&=5（格/mV）在AS=1（6）时，读数

13、仪表的变化量为多少？第四章信号调理、记录和显示（一）填空题1、电桥的作用是把电感、电阻、电容的变化转化为输出的装置。2、在桥式测量电路中，按照的性质，电桥可分为直流和交流电桥。3、在桥式测量电路中，根据工作时阻抗参与变化的可将其分为半桥与全桥测量电路。4、调幅是指一个高频的正（余）弦信号与被测信号，使高频信号的幅值随被测信号的而变化。信号调幅波可以看作是载波与调制波的O5、调频波的解调又称为o6、调频是利用信号电压的控制一个振荡器，使其输出为等幅波，而与信号电压成正比。7、常用滤波器的上、下截止频率乙、的定义为，其带宽5=，若为倍频程滤波器乙与的关系为。8、RC低通滤波器中RC值愈，则上截止频

14、率愈低。（二）选择题1、设有一电路，R1是工作桥臂，及2，R3，%是固定电阻，且凡=&=&=&。工作时叫R+2?,则电桥输出电压分（）0%为电桥的电源电压。(1)叫1eO4R1R12R(3)?!T(4)2bR2、调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号。（1）相乘（2）相除（3）相加（4）相减3、电路中鉴频器的作用是O（1）使高频电压转变成直流电压（2）使电感量转变为电压量（3）使频率变化转变为电压变化（4）使频率转变为电流4、一选频装置，其幅一频特性在人8区间近于平直，在力0区间急剧衰减，这叫滤波器。（1）低通（2）高通（3）带通（4）带阻5、一带通滤波器，其中心频率是0,-3dB带宽是B,则滤波器的品质因数。等于。（1（2）f.-B（3）f0B（4）fjB（）判断对错题（用J或X表示）1、平衡纯电阻交流电桥须同时调整电阻平衡与电容平衡。（）2、调幅波是载波与调制信号的叠加。（）3、带通滤波器的波形因数几值越大，其频率选择性越好。（）4、将高通与低通滤波器串联可获得带通或带阻滤波器。（）（四）简答和计算题1、何谓电桥平衡？要使直流电桥平衡,桥臂参数应满足什么条件？交流电桥应满足什么条件？2、调幅波的解调方法有哪几种？3、抗混滤波器的作用是什么？它选用何种滤波器？其截止频率如何确定？4、相关滤波